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공기압기기의 TROUBLE 원인과 대책
1. 선정 잘못에 의한 트러블
<사 례 1>
그림 1에서와 같이 공기압 실린더를 사용한 매니퓰레이터로 작업물을 로딩, 언로딩하고 있다. 공기압 회로의 솔레노이드 밸브는 디텐트형 5포트 양 솔레노이드 밸브를 사용하여 구성하고 정전시에도 그 위치를 유지시키도록 하고 있다.
그러나 긴 스트로크로 동작하는 가로 이동시 공기압 실린더를 비상정지 시키고자 해도 정지시킬 수 없는 현상이 발생되고 있다.
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그림 1. 공기압구동의 매니퓰레이터(mani pultor) |
원 인
정전시와 비상 정지시에 솔레노이드 밸브가 통전을 끊을 때에 공기압 실린더를 어떻게 작동시킬 것인가의 결정은 그 때의 움직임을 잘 조사하고 나서 솔레노이드 밸브를 선정해야만 한다.
양 솔레노이드 밸브를 동작 시키고자 솔레노이드 코일을 통전하여 스플을 전환한 후에 비통전으로 하여도 스플은 전환상태를 유지하고 있다.
이 장치와 같이 긴 스트로크를 이동하는 공기압 실린더를 도중에서 정지시키고자, 솔레노이드 밸브에 통전을 끊어 비상정지를 하려고 해도 솔레노이드 밸브의 스플은 그 상태가 유지된 체로 이동을 계속하므로 중간정지가 불가능하다. 상하 이동 공기압실린더는 행정도중에서는 비상정지의 필요는 별로 없고, 또 정전시에는 작업물과 연결기계의 운동관계에서 그 때의 상태를 유지케 하는 것이 좋으므로 양 솔레노이드 밸브에 의한 트러블은 발생하지 않았다.
대 책
비상정지가 가능하도록 양 5포트 솔레노이드 밸브 대신에 Exhaust Center형, Pressure Center형, Perfect Center형, 또는 Closed Center형이 있다. Exhaust Center형은 비상정지시에 공기압실린더의 피스톤 양실의 압축공기를 개방하는 것이며 Pressure Center형은 반대로 피스톤 양실에 압축공기를 공급하는 것이다.
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| 그림 2. Pressure Center형 5포트 3위치 솔레노이드 밸브를 사용한 공기압회로 |
Closed Center형은 피스톤 양실의 압축공기를 차단하여 정지시키는 것이다.
이 장치에서 그림 2에서와 같이 Pressure Center형 5포트 3위치 솔레노이드 밸브를 사용하여 트러블을 해소하고 있다.
2. 온도 상승에 따른 트러블
<사 례 2>
그림 3에서의 같이 제어반내에 솔레노이드 밸브를 많이 배역하여 사용하고 있는데, 통전시간이 비교적 긴 것과 작동빈도가 높은 솔레노이드 밸브가 때때로 고장이 난다.
원 인
고장난 솔레노이드 밸브를 조사한 결과, 솔레노이드 코일에 통전을 시켜도 작동되지 않았다.
솔레노이드 코일간의 저항을 측정한 결과 무한 대를 나타냈으므로 솔레노이드 전선이 단선된 것을 알 수 있었다. 솔레노이드 코일이 단선되는 원인으로써는 다음과 같은 것이 있다.
① 코일선을 감을 때에 무리한 힘의 걸려 흠집이 난 것이 출하되어 불량으로 되었다.
② 코일 온도상승이 허용치를 넘었을 때에, 전선절연제를 손상시켜 단락을 일으켰다.
③ 외부에서 물이 스며들어 절연불량을 일으켰다.
④ 외부 또는 자체 Surge전압 때문에 코일 전선간에 단락을 일으켜 단선되었다.
이 장치에서는 특별히 큰 Surge전압 발생도 없었다.
제어반내에 솔레노이드 밸브가 격납되어 있기 때문에 물 따위의 침입도 없었다. 제어반 내의 온도를 측정한 결과 여름에는 60℃ 이상으로 되어 있어 통전시간의 긴 코일은 130℃ 가까이 되고 있었다.
이 장치에서 사용된 솔레노이드 밸브 코일은 전선의 절연종류가 E종으로 최고 허용온도 120℃였다(표 7).
(표 1) 절연종류와 온도 상승치
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절연종류 |
온도상승치(℃) |
최고허용온도(℃) |
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65 |
65 |
105 |
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80 |
80 |
120 |
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90 |
90 |
130 |
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115 |
115 |
155 |
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140 |
140 |
180 | 트러블이 발생한 코일은 최고 허용온도를 넘고 있어, 그 결과 전선절연이 열화되어 전선간에서 단락되어 고장을 일으킨 것으로 판단된다.
대 책
제어반 공간 체적에 비해 솔레노이드 밸브의 발열량이 큰 경우에는 그림 4에서와 같이 환기선에 의한 방열이 효과적이다. 또 솔레노이드 밸브를 설치할 때에는 베이스에 열 전도가 좋은 것을 사용하여 방열효과를 기대할 수 없는 경우는 표 1에서와 같이 최고 허용온도가 높은 절연 등급전선을 사용한 코일을 사용한다. 이 장치에서는 E종에서 B종의 코일로 바꿈과 동시에 통전시간이 긴 것 끼리는 이웃하지 않도록 배열하여 트러블을 해소하고 있다.
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